Tema 7-Transporte de oxígeno PDF

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Apuntes asignatura Bioquímica. Tema 7 Transporte de oxígeno....

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TE TEMA MA 7: TR TRAN AN ANSP SP SPOR OR ORTE TE D DE E O O2 2 SIG SIGNIF NIF NIFIC IC ICADO ADO B BIOL IOL IOLOG OG OGICO ICO D DE E LOS S SIST IST ISTEM EM EMAS AS C CIRC IRC IRCULA ULA ULATO TO TORI RI RIO O Y R RES ES ESPIR PIR PIRAT AT ATOR OR ORIO IO En los organismos unicelulares no es dificil que el O2 llegue a todas las celulas, pero en los organismos pluricelulares complejos (con tejidos, organos, etc) es dificil, porque el O2 se difunde muy mal por sustancias polares como el agua. Por eso tiene que haber un sistema que distribuya el O2 por todas las celulas, tejidos y organos. Este sistema de transporte es el sistema circulatorio, que aparecio evolutivamente con el sistema respiratorio. El O2 se utiliza en la respiración celular y el sistema circulatorio necesita moléculas capaces de transportar el O2 desde los pulmones a los organos y tejidos, que son la Hemoglobina y la Mioglobina. Ambas son pigmentos respiratorios y proteinas trasnpotadoras (es decir, son ejemplos de funciones dinamicas diferentes a la enzimatica). ES ESTR TR TRUCT UCT UCTUR UR URA A Y F FUN UN UNCIÓ CIÓ CIÓN N DE L LA A M MIOGLO IOGLO IOGLOBIN BIN BINA A Y L LA A H HE EMO MOGLO GLO GLOBIN BIN BINA A Las subunidades de hemoglobina son de diferente naturaleza que la de mioglobina, aunque todas tienen 8 segmentos organizados en α-hélice y un grupo hemo con un átomo de hierro en su interior para captar el O2. • Hemoglobina: es una proteina con estructura cuaternaria, que tiene sus subunidades α unidas por fuerzas debiles y dos β. Capta el O2 en los pulmones y los trasnporta hasta los tejidos y organos. Es capaz de trasnportar O2, H+ y CO2. • Mioglobina: es una proteina con estructura terciaria, que tiene sus subunidades α unidas por fuerzas debiles. Su estructura terciaria es practicamente igual que una subunidad de hemoglobina, (teniendo estructuras primarias de aminoacidos diferentes, teniendo una gran similitud estructural entre ambas que muestra la estrecha relacion entre la conformacion nativa de una proteina y lsu actividad biologica, tienen una estructura idonia para realizar su funcion que es captar el O2, y para eso tienen que tener el grupo hemo, ). Una vez en los tejidos, la mioglobina tiene mayor afinidad por el O2 que la hemoglobina, por lo que esta lo deja, y la mioglobina lo capta y acaba de trasnportarlo y difundirlo. Solo es capaz de trasnportar O2. El grupo hemo es de naturaleza organica y en el centro tiene un grupo de Fe, unido fuertemente, (puede clasificarse en grupo prostetico o cofactor) pero es mejor clasificarlo como un grupo prostetico con un grupo metalico. HE HEM MOGL OGLOB OB OBIN IN INA A Y G GRU RU RUPO PO HE HEM MO Hay 7 puntos de contacto o unión débil entre dos subunidades de hemoglobina que transmiten cambios conformacionales entre subunidades. Para que el grupo hemo este en el hueco hidrofobico de la Hemoglobina o Mioglobina, tiene que estar unido por un enlace fuerte (His proximal) y otro débil (His distal) que esta por encima del atomo de Fe, para informar de la unión del O2. Porque al unirse el O2 al Fe, se mueve ligereamente la histidina distal (generando un cambio en la subunidad), y cuando entra favorece la forma relajada, y como la histidina esta unida a los otras subunidades por enlaces debiles, el movimiento se trasmite a las demas, asi se informa de la union del O2. Es necesario que el hueco sea hidrofobico porque para que ese Fe capte el O2 tiene que estar en un ambiente con un estado de oxidacion ferroso (Fe2+), que solo se obtiene en un ambiente hidrofobico (donde no hay agua).

Tipos de hemoglobina que se pueden encotrar: • Oxihemoglobina: cuando el O2 esta unido al grupo hemo (al Fe). • Desoxihemoglobina: el grupo hemo va vacio, no esta unido el O2. • Carbahemoglobina: al grupo hemo esta unido CO2. Estos grupos en pH acidos pueden trasnportar H+. (la sangre arterial esta oxigenada, es decir, lleva O2, por eso es de color mas rojo, mientras que la sangre venosa esta desoxigenada, por eso tiene un color mas marron) GR GRAFI AFI AFICA CA DE H HEM EM EMOG OG OGLO LO LOBIN BIN BINA A Y M MIOGLO IOGLO IOGLOBIN BIN BINA A Las saturación de ambas proteínas es muy similar a la pO2 que hay en los pulmones. Sin embargo, a la pO2 de los tejidos la saturación de hemoglobina (muy similar a su P50) es mucho más baja que la de mioglobina. p50: es la presion parcial del O2 a la que la mitad de de sitios de union al oxigeno estan ocupados. ¿COMO SABER QUE LA CURVA ES LA DE LA HEMOGLOBINA? A mayor p50, menor afinidad. Como la hemoglobina tiene menos afinidad en los tejidos que la mioglobina. Por eso la hemoglobina capta el O2 en los pulmones (saturandose) y al llevarlos a los tejidos, pierde afinidad y libera la mitad, y entonces es captado por la mioglobina que tiene mayor afinidad en los tejidos (al tener un p50 menor). CO COOP OP OPER ER ERAT AT ATIVID IVID IVIDAD AD P POS OS OSITIV ITIV ITIVA A (+) El paso de la forma T a la R de una subunidad al entrar una molécula de O2 en otra distinta, se puede explicar por las uniones débiles entre subunidades. La cooperatividad positiva es sinonimo de efecto sinotropico, ya que la entrada de una molecula de subtrato favorece la entrada de otras moleculas de substrato. Mientras que la cooperatividad negativa impide la entrada de mas sustrato.

Cuando el sustrato entra, la forma T pasa a la forma R, y las otras subunidades adyacentes se relajan un poquito pero no totalmente, asi al entrar el segundo sistrato no le cuesta tanta E

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FAC FACTO TO TORE RE RES S Q QU UE A AFE FE FECT CT CTAN AN A LA CO COOP OP OPER ER ERAT AT ATIVID IVID IVIDAD AD Efecto Haldane: El pH de los tejidos, tiene presiones parciales de CO2 altas, esto hace que la hemoglobina cambie de conformacion y la ayuda a que suelte mas moleculas de O2, que la cantidad normal que libera con su estructura nativa (que suelta 1 o 1 y pico moleculas de O2) . A mayor concentracion de CO2 mayor p50 de la hemoglobina.

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Efecto Böhr: es el que causa el pH sobre la estructura de la hemoglobina y su afinidad por el O2. A medida que baja el pH, el p50 de la hemoglobina va aumentando por lo que va teniendo menos afinidad por el O2. La unión del BPG: (el organismo lo puede sintetizar a partir de la glucolisis) es un compuesto que tiene la capacidad de unirse en el hueco que queda entre las 4 subunidades de hemoglobia, y favorece las formas T (tensas) de la hemoglobina, aumentando el p50.

ES ESQU QU QUEM EM EMA A D DE E LA HE HEM MOG OGLOB LOB LOBIN IN INA A EN LA R RES ES ESPIR PIR PIRAC AC ACIÓN IÓN

En los pulmones la hemoglobina capta el O2 y por medio de los globulos rojos se transporta hata los tejidos. En los tejidos esta cambia de conformacion al aumentar la concentracion de CO2 y el pH, aumentandose el p50, por lo que la hemoglobina pierde afinidad. La hemoglobina libera el O2 ya que pierde afinidad por el, y coje el CO2, ya que lo puede transportar unido al grupo hemo hasta los pulmones o como carbonato . FIS FISIOL IOL IOLO OGIA DE LA M MOD OD ODIF IF IFICA ICA ICACIÓ CIÓ CIÓN N D DE E LA A AFIN FIN FINID ID IDAD AD DE L LA A H HEM EM EMO OGLO GLOBIN BIN BINA A PO POR R EL O2 Estados fisiologicos relacionados con la hemoglobina y su afinidad: • Mal de altura: se produce en una ascensión rápida cuando hay menos O2 en la atmósfera por lo que se libera menos en los tejidos. Al haber menos O2 captado por la hemoglobina, llega muy poco a los tejidos por lo que aparecen sintomas como falta de aire, disminuye el pH de la sangre, nauseas, mareos... A MUCHA ALTURA LA AFINIDAD DE LA HEMOGLOBINA POR EL O2 ES IGUAL, SOLO BAJA LA CANTIDAD DE O2 ◦ ¿Como evitarlo? : si se hace la ascension de forma adpatativa (progresiva), el organismo al notar que baja la concentracion del O2, sintetiza BPG que se une a la hemoglobina, por lo que disminuye su afinidad por el O2, por lo que asi la hemoglobina que capta dos O2 en el pulmon, cuando llega a los tejidos como se ha bajado su afinidad, suelta mas O2, siendo a si mas o menos el mismo O2 liberado que en condiciones normales. •

Muerte por inalacion de CO (muerte dulce): El CO es capaz de ocupar el sitio de unión del O2 en la hemoglobina cuando la pCO es mayor que la pO2, ya que la unión es más fuerte que la del O2.El CO cabe exactamente donde cabe el O2 en la hemoglobina, entonces cuando aumenta la concentracion de CO este compite con el O2 por el hueco de la hemoglobina, y como el organismo no es capaz de diferenciar entre el CO y el O2, no percibe los sintomas de ahogo hasta mas tarde. Ademas el CO se une al grupo hemo de forma covalente, por lo que la persona pierde la conciencia y muere. ◦ Ante una intoxicacion grande las personas se ponen en camaras isobaricas donde hay una mayor concentracion de O2 para que se descplace el CO de los grupos hemos.

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Hemoglobina fetal: La hemoglobina fetal es más afín por el O2 que la hemoglobina materna y esto es debido a una diferencia en sus subunidades. El feto se tiene que asegurar el trasnporte continuo de O2, por eso la hemoglobina fetal tiene una p50 mucho menor por lo que tiene mucha mas afinidad, asi se asegura el suministro de O2 (esta tiene subunidades γ en lugar de β)....